Boreale skoger og
motstandskraft mot klimaendringer.

Sammendrag

Oppgaven undersøkte hvordan fjernmåling og GIS kan bidra til å forstå rollen til ektomykorrhizasopp (EMF) i skandinaviske boreale skoger og deres betydning for å begrense klimaendringer. Forskningen omfattet tre sammenhengende studier: langsiktige endringer i skog og treslag i Trysil, Norge; jordfuktighetens motstandskraft under år med ekstremvær i Trysil; og gjenvekst etter brann i Enskogen, Sverige. Prosjektet kombinerte Landsat, Sentinel-1, Sentinel-2, LiDAR-støttede data, ArcGIS Pro og SNAP med klassifisering og endringsanalyse for å undersøke skogens utvikling over tid.

Studiene viste at geografiske metoder kan støtte analyse av skogsammensetning, motstandskraft og forstyrrelser. Resultatene antydet at skogområder knyttet til EMF-systemer kan bidra til motstandskraft under tørke. 15,6 % av skogarealet viste en betydelig økning i jordfuktighet mellom 2006 og 2018. I brannstudien i Enskogen ble brent areal redusert med 18,33 % mellom 2018 og 2022, mens ubrent areal økte med 34,27 %. Dette viste målbar gjenvekst over tid. Studien fremhevet også begrensninger knyttet til romlig oppløsning og lite feltvalidering, og behovet for data med høyere oppløsning og mer omfattende validering.

1. Innledning

Boreale skoger har stor betydning for klimaregulering, biologisk mangfold og karbonbinding. Som et av jordens største skogbiomer er den skandinaviske boreale regionen viktig for å forstå hvordan skogøkosystemer reagerer på klimaendringer, forstyrrelser og langvarig miljøbelastning. Skogene rommer også mange økologiske samspill som er avgjørende for skogens helse og stabilitet.

Et sentralt tema er ektomykorrhizasopp. EMF danner symbiotiske forhold med røttene til vedaktige planter. Soppen hjelper trærne å hente vann, næringsstoffer og mineraler fra jorda og mottar karbon fra plantene i retur. EMF er derfor nært knyttet til næringskretsløp, vekst, motstandskraft og skogøkosystemets funksjon. Den mulige rollen i å styrke skogens respons på tørke, forstyrrelser og gjenvekst gjør soppen relevant for både naturvern og klimaforskning.

Studien tar utgangspunkt i at klimaarbeidet i skandinavisk skogbruk ofte vektlegger tømmer, artsmangfold og karbonlagring, mens bidraget fra EMF og økologiske systemer under bakken får mindre oppmerksomhet. Fjernmåling og GIS gjør det mulig å undersøke disse sammenhengene på landskapsnivå, selv om direkte kartlegging av soppnettverk er vanskelig. Oppgaven undersøker derfor hvordan geografiske indikatorer og skogvariabler kan støtte forståelsen av motstandskraft knyttet til EMF.

2. Formålet med studien

Målet var å undersøke hvordan kartlegging av skogutvikling knyttet til EMF kan bidra til arbeidet med å begrense klimaendringer i skandinaviske boreale skoger. Dette ble undersøkt gjennom tre sammenhengende analyser:

• kartlegging av treslagsfordeling og tilhørende EMF-mønstre i Trysil over 26 år
• vurdering av jordfuktighetens motstandskraft i år med ekstremvær i Trysil
• undersøkelse av skogbrannens påvirkning og gjenvekst i Enskogen, Sverige

Studiene skulle samlet undersøke om geografiske metoder kan avdekke nyttige mønstre knyttet til skogens motstandskraft, økologiske forstyrrelser og forvaltningsverdien av systemer knyttet til EMF.

3. Teoretisk bakgrunn

Oppgaven bygget på flere sammenhengende teoretiske perspektiver. Symbiose beskriver det gjensidige forholdet mellom trær og ektomykorrhizasopp. Biogeografi belyser arters fordeling i rom og tid, inkludert endringer i skogsammensetningen. Forstyrrelsesteori bidrar til å forklare hvordan skogsystemer reagerer på tørke, brann og andre belastninger. Perspektivene ble samlet innenfor en ramme av klimaarbeid og økologisk motstandskraft.

4. Metode

Forskningen besto av tre separate, men sammenhengende studier. Hver brukte fjernmåling og GIS til å undersøke en side av skogens tilstand eller respons. Datagrunnlaget omfattet Landsat, Sentinel-1 SAR, Sentinel-2 multispektrale bilder, LiDAR-støttede data, nasjonale skogdata, ArcGIS Pro og SNAP. Klassifisering, beregning av indekser og endringsanalyse var sentrale metoder gjennom hele prosjektet.

4.1 Studie 1: Kartlegging av EMF-relaterte skogendringer i Trysil

Den første studien undersøkte Trysil, et stort skogområde i Sørøst-Norge nær svenskegrensen. Området har produktiv boreal skog, variert terreng og vernet gammelskog. Dette gjør det egnet til å undersøke langsiktige endringer i skogsammensetning og mulige mønstre knyttet til EMF.

Landsat-bilder fra 1992, 2007 og 2016 ble brukt sammen med SatSkog fra 2018 og LiDAR-støttede referansedata. NDVI identifiserte vegetasjon og skog, og et terskelbasert datasett ble klassifisert med Support Vector Machine. Treningsdata ble laget ved visuell tolkning av Landsat og referansedata med høyere oppløsning. Klassene omfattet blandingsskog, blandet barskog, furudominert, grandominert og løvtredominert skog. Klassene ble koblet til en tabell over EMF-assosiasjoner for å undersøke endringer over tid, både i landskapet og i verneområder.

4.2 Studie 2: Jordfuktighetens motstandskraft i år med ekstremvær

Den andre studien undersøkte også Trysil, men fokuserte på jordfuktighet og skogens motstandskraft i år med ekstremvær. Normalized Difference Moisture Index (NDMI) var hovedindikatoren, som en etablert fjernmålingsmetode for å anslå fuktighetsinnhold i skogområder. Landsat-bilder fra 2006, 2010 og 2018 ble kombinert med data fra Landsskogtakseringen og andre norske kilder.

Det ble laget NDMI-kart for de valgte årene og beregnet rasterdifferanser for å finne endringer over tid. Resultatene ble klassifisert som betydelig nedgang, liten eller ingen endring og betydelig økning. Analysen identifiserte deretter skogområder der fuktigheten var stabil eller økte. Sonestatistikk ble brukt til å beregne prosentandelen av skog i hver kategori.

4.3 Studie 3: Skogbrann og gjenvekst i Enskogen

Den tredje studien undersøkte skogbrannen i Enskogen i Sverige i 2018, som berørte omtrent 25 000 hektar. Studien analyserte endring og gjenvekst etter brann ved hjelp av radardata og optiske bilder. Sentinel-1 SAR ble brukt til å vurdere strukturelle endringer og overflateendringer, mens Sentinel-2 ble brukt til vegetasjonsanalyse.

Sentinel-1-data ble forbehandlet i SNAP med reduksjon av termisk støy, kalibrering, terrengkorreksjon og speckle-filtrering. Sentinel-2-bilder ble behandlet i ArcGIS Pro. NDVI og MSAVI ble beregnet for perioder før brannen, etter brannen og under senere gjenvekst. Endringsanalyse sammenlignet vegetasjonsforholdene over tid og belyste både umiddelbar påvirkning og langsiktig gjenvekst.

5. Resultater og diskusjon

5.1 Studie 1: Skogsammensetning og EMF-relaterte endringer

Den første studien viste betydelige endringer i fordelingen av treslag og tilhørende EMF-mønstre i Trysil over 26 år. Klassifiseringen antydet at skogsammensetningen endret seg, og at endringer i artsfordelingen ble gjenspeilet i kartlagte kategorier for soppassosiasjoner. Verneområdene viste også tydelig variasjon mellom klasser over tid.

I verneområdene økte noen klasser jevnt, mens andre først økte kraftig og senere falt. Klasser utelukkende knyttet til gran økte for eksempel med 12,64 % mellom 1992 og 2007 og ytterligere 31,22 % mellom 2007 og 2016. Klasser utelukkende knyttet til løvtrær økte med 387,16 % mellom 1992 og 2007 og falt deretter med 85,08 %. Allment forekommende klasser falt kraftig i første periode og økte noe i den neste. Dette viser endringer i skogsammensetning og økologiske assosiasjoner i verneområdene.

Studien viser hvordan geografiske metoder kan støtte overvåking av langsiktige skogendringer og koble skogklasser til økologiske assosiasjoner som er relevante for motstandskraft og forvaltning. Oppgaven påpeker samtidig at Landsat-oppløsningen begrenser presisjon på detaljnivå, og at fremtidig arbeid vil ha nytte av mer feltvalidering og data med høyere oppløsning, som Sentinel-2 og LiDAR.

5.2 Studie 2: Jordfuktighetens motstandskraft i Trysil

Den andre studien viste viktige geografiske forskjeller i jordfuktighetens respons i de valgte ekstremværårene. NDMI-kartene viste varierende fuktighetsforhold, med høyest verdier i 2010 og lavest i 2018. Differansekart og klassifisering viste hvor fuktigheten falt, var stabil eller økte over tid.

Den endelige klassifiseringen viste at 54,0 % av skogarealet hadde liten eller ingen endring i jordfuktighet, 30,4 % hadde betydelig nedgang og 15,6 % hadde betydelig økning mellom 2006 og 2018. Resultatene ble tolket som tegn på at noen skogområder viste motstandskraft mot tørkerelatert stress, og at disse kan være særlig relevante for fremtidig forvaltning og vern.

Studien foreslo at kunnskap om slike områder kan støtte planlegging for skoghelse og videre arbeid med hvordan EMF-systemer påvirker motstandskraft mot klimastress. NDMI er imidlertid bare en indirekte indikator og kan ikke alene måle EMFs motstandskraft. Den relativt korte tidsperioden begrenser også sterke konklusjoner om langsiktige økologiske endringer.

5.3 Studie 3: Skogbrann og gjenvekst i Enskogen

Studien i Enskogen viste tydelige tegn på forstyrrelse og delvis gjenvekst etter brannen. Forskjeller i SAR-tilbakespredning viste omfattende umiddelbare endringer og videre endringer i senere år. NDVI og MSAVI viste redusert vegetasjonstilstand etter brannen i 2018 og delvis, men ufullstendig, gjenvekst frem mot 2022.

NDVI-verdiene antydet bedre vegetasjonstilstand før brannen, dårligere tilstand rett etterpå og mellomliggende verdier under gjenveksten. MSAVI viste også at vegetasjonen i brannområdet fortsatt var under nivået før brannen flere år senere. Endringsanalysen viste store landskapsendringer og geografisk ujevn gjenvekst.

Mellom 2018 og 2022 falt brent areal fra 43,403 km² til 35,4479 km², en reduksjon på 18,33 %. Ubrent areal økte fra 93,2096 km² til 125,1647 km², en økning på 34,27 %. Dette peker mot betydelig gjenvekst, samtidig som den var ufullstendig og enkelte områder kan kreve lengre observasjon og restaurering.

6. Tolkning

Samlet antyder studiene at GIS og fjernmåling kan bidra til å forstå skogens motstandskraft og økologiske endringer i skandinaviske boreale systemer. Prosjektet kartla ikke soppnettverk under bakken direkte. Det brukte skogsammensetning, jordfuktighet og gjenvekst etter forstyrrelser som sammenhengende geografiske tilnærminger til hvor EMF-relatert motstandskraft kan ha størst betydning.

Oppgaven støtter ideen om at romlig analyse kan identifisere mønstre som er relevante for naturvern og styrke fremtidig klimaplanlegging. Den viser også at økologiske prosesser under bakken fortjener mer oppmerksomhet i skog- og landskapsforskning, særlig når motstandskraft, karbonlagring og gjenvekst står sentralt.

7. Begrensninger

Oppgaven identifiserte flere begrensninger. Noen bilder, særlig Landsat, mangler detaljnivå for presis økologisk tolkning i liten skala. Begrenset tilgang til feltdata gjorde det vanskelig å validere klassifisering og økologiske antakelser. Jordfuktighets- og vegetasjonsindekser måler ikke EMFs tilstedeværelse eller funksjon direkte, slik at resultatene må tolkes med forsiktighet. Tidsperiodene, særlig i forstyrrelsesanalysen, var også relativt korte for å forstå langsiktige økologiske prosesser.

8. Konklusjon

Oppgaven undersøkte hvordan fjernmåling og GIS kan brukes til å studere skogendringer, økologisk motstandskraft og klimarelaterte forstyrrelser i skandinaviske boreale skoger, med ektomykorrhizasopp og tilknyttede skogsystemer som perspektiv. Arbeidet viste at geografiske metoder kan støtte analyse av langsiktige treslagsendringer, identifisere områder med stabil jordfuktighet og følge gjenvekst etter brann.

Arbeidet bidrar til å forstå hvordan skogsammensetning, vanndynamikk og respons på forstyrrelser kan henge sammen med motstandskraft i boreale systemer. Det antyder også at klimaarbeid og skogforvaltning kan ha nytte av større oppmerksomhet på EMF-relaterte prosesser. Data med høyere oppløsning, bredere geografisk dekning og bedre feltvalidering vil kunne videreutvikle tilnærmingen og styrke tilliten til resultatene.

9. Oppsummering av metoder, data og verktøy

• ArcGIS Pro
• SNAP (Sentinel Application Platform)
• Landsat 5- og 8-bilder
• Sentinel-1 SAR
• Sentinel-2 multispektrale bilder
• LiDAR-støttede referansedata
• Landsskogtakseringen og andre norske skogdatasett
• Indeksene NDVI, NDMI og MSAVI
• Styrt klassifisering og Support Vector Machine-klassifisering
• Rasterdifferanser, sonestatistikk og endringsanalyse

Disse verktøyene dannet det analytiske grunnlaget for de tre studiene i Trysil og Enskogen.

10. Utvalgte referanser

Den fullstendige akademiske referanselisten finnes i originaloppgaven. Utvalgte referanser omhandler tørke og tredødelighet, samspill mellom skog og klima, jordrespirasjon, mykorrhizaøkologi, skogforstyrrelser og fjernmåling. PDF-en inneholder hele bibliografien.

11. Originaloppgaven som PDF

Originaloppgaven er tilgjengelig som PDF for lesere som ønsker det opprinnelige akademiske formatet.

Åpne originaloppgaven som PDF